抗滑桩的优化分析

大截面的抗滑桩具有复杂的受力特性,建立了有限元模型,分析了采用单排和双排抗滑桩支挡后的稳定系数和破坏模式,对于单排抗滑桩,以支挡后的稳定系数为目标,确定了边坡的最佳设桩位置和最佳桩顶下沉高度;对于双排桩,两排桩上的推力总和要大于只设前排桩时的推力;当排距较小时,滑坡推力几乎全由后排桩承担,由于后排桩的遮蔽作用,前排桩达不到最佳抗滑效果,随着排距增加,前排桩分担的推力逐渐增加,当达到一定排距后,两排桩完全独立工作,各自承担一部分滑体推力,前后两排桩均达到最佳抗滑效果;并在推力分担、支挡后安全系数的计算基础上,提出了以两排桩的推力和、稳定系数和两排桩承担的推力差为目标,建立了用于双排抗滑桩的多目标优化,优选出了具有多种属性的双排抗滑桩的排距和推力分担。     

桩排距对双排抗滑桩内力的影响

双排桩结构具有复杂的受力特性。建立有限元模型,分析了不同桩排距条件下前后两排抗滑桩的受力状况。分析结果显示:桩排距越大,后排桩的弯矩和剪力也就越大,而前排桩的弯矩和剪力却越小。双排桩的前后两排桩不能同时发挥抗滑作用。随着桩排距增大,前排抗滑桩的抗滑效果越来越差;双排桩合并为单排桩,提高了抗滑桩的刚度,具有更强的抵抗滑坡体变形的能力,桩的受力也更加合理。当不得不采用双排桩时,应该选择适当的桩排距。另外,通过对浙江杭金衢高速公路K103滑坡双排桩应力与位移的监测分析发现,前排桩的应力与变形均小于后排桩,与有限元分析结果相吻合。     

锚固深度对双排抗滑桩力学性能影响

针对红岩滑坡双排抗滑桩施工过程中前、后排抗滑桩锚固深度的选取问题,基于FLAC3D程序,建立简化的双排抗滑桩数值计算模型,考虑桩、土相互作用,通过在滑坡体边界施加位移的方法模拟作用在抗滑桩上的水平推力,对前排和后排抗滑桩锚固深度变化时双排抗滑桩侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力的变化规律进行研究,研究发现,前排或后排抗滑桩锚固深度的变化对双排抗滑桩的侧向位移、弯矩、剪力和抗滑力有显著影响,且该影响与所施加的边界位移有关。     

变刚度悬臂式双排抗滑桩水平推桩模型试验研究

双排抗滑桩常用于加固大型滑坡,其中悬臂式双排抗滑桩由于施工便利,受到工程界广泛重视。已有研究表明,后排桩承受的滑坡推力大于前排桩,是困扰设计的重要问题。文章借鉴变刚度调平设计原理,通过改变前后排桩间距实现前后排桩刚度的调整,设计了变刚度悬臂式双排抗滑桩支护形式,并进行了室内水平推桩模型试验,得到桩顶及坡顶位移、桩身弯矩以及滑体内土压力分布。结果表明：水平推桩模式下,桩顶位移和桩身弯矩随荷载增大而增大,模型边坡沿着滑动面破坏,根据桩顶的荷载-位移曲线,双排桩在推力作用下的发展过程被划分为三个阶段;适度增大前排桩的桩间距并不会明显降低双排抗滑桩的临界荷载;采用变刚度调平设计悬臂式双排抗滑桩,前排作用被充分调动,前后排最大弯矩差值变小;双排抗滑桩存在明显的三维土拱效应,在推力方向上被划分为后排桩后土拱效应、桩排间土拱效应、前排桩前土拱效应,在深度方向上,滑体中部土拱效应与滑体下部有所不同;适度扩大前排桩的间距,桩排间土体保持稳定,未见土体绕流现象,桩排间土拱效应作用明显。     

双排桩支护基坑的变形分析与控制

针对双排桩支护结构的变形与控制,采用有限元软件Plaxis 3D对深基坑的开挖施工进行了数值模拟。以桩身水平位移和桩身弯矩为指标,研究了双排桩桩长和双排桩排距对支护效果的影响。研究表明,随着前排桩桩长的增大,前后排桩桩身位移均先减小,随后缓慢增大,并且前排桩的桩身位移大于后排桩的位移;随着后排桩桩长的增大,前后排桩桩身位移均减小直至趋于稳定,因此增大后排桩桩长能有效控制双排桩变形,但随着桩长的增大,这种控制效果越来越小;双排桩排距对双排桩的支护效果有显著的影响,双排桩前后排桩的水平位移随着排距的增大逐渐减小,并且后排桩的减小幅度更大。     

h型抗滑桩应用于边坡抗滑治理的计算方法分析

针对h型抗滑桩应用于边坡抗滑治理时,受力机理复杂难以计算的问题,文章通过建立一系列合理假设,分别建立前排桩、后排桩的静力平衡方程,从而推导出h型抗滑桩前、后排桩的计算方法及抗倾覆稳定安全系数的公式,可应用于工程实践。     

双排长短组合桩与常见双排桩的对比研究

针对双排抗滑桩前、后排桩受力与变形差异较大,前、后排抗滑桩无法充分发挥抗滑作用以及沉埋式抗滑桩因沉埋深度过大可能引起越顶破坏的问题,提出了双排长短组合抗滑桩的支护形式。建立有限元模型,分析了后排桩在不同沉埋深度时,前、后排桩桩身最大弯矩和剪力的变化情况。计算结果表明:当后排桩沉埋到一定深度时,前、后排桩桩身最大弯矩、剪力及变形程度均较接近,并以此深度为后排桩的设计沉埋深度。在此基础上,与几种常见的抗滑桩进行对比发现,双排长短组合桩能够有效地调节前后排桩的内力与变形,充分发挥前后排桩的抗滑作用,并且桩身受力较小,避免反向弯矩的产生,同时减少材料用量,节约滑坡治理费用。     

后排桩长度变化对双排桩的影响分析

基于有限元方法探讨了后排桩长度变化对双排桩变形与稳定的影响。结果表明：后排桩长度越大,前排桩与后排桩的水平位移、前排桩的轴力越小;但当后排桩长度达到一定值后,土体的水平位移与竖向沉降、前排桩的轴力受后排桩长度变化的影响非常小;双排桩中前排桩承受压力,后排桩承受拉力,前排桩的轴力最大值发生在基坑坑底位置处,后排桩的轴力最大值发生基坑顶部;后排桩长度变化对前排桩弯矩与剪力的影响相对较小。     

双排桩排距对围护结构的影响研究

通过对某城市基坑工程围护设计结果进行分析,研究了双排桩不同排距变化对排桩桩桩身内力及支锚轴力的影响规律,以及对基坑周边地表沉降的影响。结果表明,前排桩承受背土侧弯矩与剪力随双排桩排距的增加而增加;后排桩承受的弯矩随排距增加而增加,剪力随之减小;第1道锚索内力随双排桩排距的增加呈先增大后变小的趋势,内力变化较大,第2,3道锚索内力随双排桩排距增加而增加,增加趋势逐渐减小;周边地表沉降最大值随着双排桩排距的增加而先降低后增大,但是周边地表沉降范围不变。     

基于桩周土体位移的双排抗滑桩计算模型

 假设桩周土体位移沿滑坡体深度均匀分布,抗滑桩为弹性地基梁。基于单桩在桩周土体水平位移作用下的挠度解析解,通过引入桩顶连梁静力平衡条件和变形协调条件,建立桩周土体水平位移作用下的双排抗滑桩理论计算模型。在模型中,针对双排抗滑桩间普遍存在的“遮蔽效应”,通过定义后排抗滑桩与前排抗滑桩桩周土体位移比进行量化考虑,并将理论模型解析过程通过Matlab编程实现,建立简化的FLAC3D有限差分程序,对理论模型计算结果进行验证。结果表明,基于桩周土体位移的双排抗滑桩理论计算模型与FLAC3D有限差分数值模型计算得到的内力基本吻合。探讨理论模型适用的桩排距范围,发现桩排距较小时,模型内力计算结果精度较高,随着桩排距的增大,理论模型与数值模型计算得到的内力误差变大。     

深基坑双排桩结构合理支护参数的研究

结合工程实例,利用FLAC3D数值差分计算程序对深基坑双排桩支护结构上的截面弯矩和变形分布特征进行研究。重点分析双排桩的排距、桩长和桩径等的变化因素的影响,提出优化的设计参数。研究表明:随排距的增加,前后排桩桩体的位移不断减小,但是当排距超过1200 mm时,位移减小的趋势减缓;桩长的增大可使桩顶水平位移减小,而前排桩桩长的变化比后排桩桩长的变化有更大的影响;当桩径较小时,适当增大桩径能有效地减小桩体的位移。     

前后排抗滑桩加固滑坡桥基的振动台试验研究

 设计并完成前后排抗滑桩加固滑坡桥基的振动台模型试验。通过输入不同频率、加速度峰值的正弦波,分析振动时桥墩基桩、抗滑桩的受力变形规律,以及PGA放大系数变化特性。试验结果显示,当滑体为可塑的粉质黏土时,后排抗滑桩桩后土压力峰值分布随台面加速度峰值变化,由三角形逐渐变为倒三角形;由于桥墩、后排抗滑桩间距很小,两者相互作用增强,桥墩基桩受到较大的动力荷载影响,随着台面振动加速度峰值增加,桥墩基桩的应变最大值从桩顶下移至滑面附近;当正弦波加速度峰值相等时,频率越高,土体黏滞阻尼越小,滑坡的PGA放大系数越大,相应云图呈层状分布,同时高频振动波使土体产生较小的位移和变形,导致滑坡推力也较小;振动波在向上传播时,土体存在滤波效应,自振频率附近的频谱幅值会被放大。     

Interaction between a slide-prone soil and piles with consideration of the configuration of the retaining structure

A computational scheme is proposed for interaction between a slide-prone soil and the piles of single-and two-row retaining structures by the finite-element method. Relationships of the limiting creep pressures on piles situated in a single row and also analysis of the stress-strain state (SSS) of the slide-prone soil on interacting with the piles of two-row retaining structures are presented. A procedure is proposed for analysis of anti-slide pile structures with allowance for their configuration. __________ Translated from Osnovaniya, Fundamenty i Mekhanika Gruntov, No. 2, pp. 8–12, March–April, 2007.     

深基坑双排支护桩的受力性能与应用研究

将结构力学方法和改进的"m法l理论"引入到双排基坑支护桩的计算中.本文提出改进的"m法1理论",将双排桩的前排桩和单排桩的计算坐标原点取在坑底处,将坑底以卜的桩后土在坑底以下桩上产生的土压力考虑在桩的挠曲微分厅程中.其坑底以卜的土压力为化移、排桩净距和上件指标的函数,其坑底以下由于坑底以上土的重力产生的土压力为位移、排桩净距和土性指标的甬数,但将坑底以下多层土换算为单层土,坑底以下产生的这一土压力便町取为常数.上述土压力与位移的关系式通过试算确定.通过审内模型试验、双排桩改进的"m法l理论",得到如下一些可资参考的结论:(a)只要桩顶连梁与桩的刚度比等于0.48,则连梁刚度是合适的,冉继续增加连梁刚度无意义;(b)按照公路、铁路桥涵规范确定的桩问不村j互影响的排桩净距值偏于保守,不同的土类可乘以0.81～O.92的系数,粗粒土乘0.81,细粒土乘0.92,继续增大排桩间净距对双排桩的受力和变形影响不大;(c)本文的工程实例表明双排桩较单排桩至少可减少造价22%,具有良好的经济价值,同时具有良好的变形性能,对基坑周围建筑物(构筑物)或地F管线小构成影响,值得继续研究和广泛应用于各种支护上程中.     

集约式微型桩群水平承载性能试验研究

 对矩形布置的集约式微型桩群支护体系采用分级加载的方法,进行水平荷载原型试验及数值计算,研究滑坡推力作用下集约式微型桩群抗滑作用机制,并分析桩间土体参数、桩身强度、桩排间距等设计参数变化对桩群水平承载性能影响的敏感程度。结果表明,在滑体介质为粉质黏土的地层中,当滑坡推力超过某一定值时前排桩才会发挥支挡作用,桩群前方土压力峰值的位置深于桩群内部,微型桩群与土体水平荷载分担比约为7：3;控制最佳排间距,相比优化其他设计参数对提高集约式微型桩群水平承载力、减小桩顶位移效果明显。试验成果为深入分析集约式微型桩群的抗滑机制和优化工程设计提供了参考。     

A simplified approach for stability analysis of slopes reinforced with one row of embedded stabilizing piles

Embedded stabilizing piles are new anti-slide structures that are unlike traditional stabilizing piles. The pile heads are embedded at a certain depth below the surface of a slope. The piles do not need to support the thrust of the entire upslope sliding mass, and it is, therefore, possible to reduce the sliding thrust on the piles. The embedded depth of the pile heads is an important parameter to maximize the anti-sliding function. Based on an analysis of the stability mechanism of a reinforced landslide with one row of embedded stabilizing piles, a calculation method for the embedded depth of a pile head using limit equilibrium theory is proposed. The related calculation formula is derived in detail using the transfer coefficient method. The proposed method features a close correlation between the embedded depth of a pile head and the design factor of safety of a slope to be reinforced. Additionally, the method can quantitatively demonstrate the relationship that the factor of safety of the slope for the failure mode of the surpassing pile head decreases as the embedded depth of the pile head increases. For a given factor of safety, the range of the maximum bending moment, the maximum shear force on a pile and the lateral displacement at the pile head also can be approximately predicted. Several calculation examples that are closely related to practical engineering applications are examined to show the convenience and rationality of the proposed method. In addition, the theoretical analysis is compared with the results of the numerical simulation of an actual accumulation landslide control engineering project. The results further demonstrate that the proposed theoretical analysis method is reasonable and applicable.     

双排桩结构在失稳基坑中的补强作用

根据软土地基深基坑工程由于墙后土压力太大 ,设计不当 ,造成单排桩挡土结构失稳破坏的原因 ,采用双排桩结构进行补强加固措施 ,同时分析和比较了这种结构的不同荷载分担模式和力学性状 ,提出补强设计的建议